材料的力学性能第四章-断裂与断口分析.pdf

材料的力学性能 材料的力学性能 －断裂与断口分析 －断裂与断口分析 材料的断裂 材料的断裂 断裂是工程材料的主要失效形式之一。 断裂是工程材料的主要失效形式之一。 工程结构或机件的断裂会造成重大的经济 工程结构或机件的断裂会造成重大的经济 损失，甚至人员伤亡。 损失，甚至人员伤亡。 如何提高材料的断裂抗力，防止断裂事 如何提高材料的断裂抗力，防止断裂事 故发生，一直是人们普遍关注的课题。 故发生，一直是人们普遍关注的课题。 任何断裂过程都是由裂纹形成和扩展两 个过程组成的，而裂纹形成则是塑性变形的 结果。 对断裂的研究，主要关注的是断裂过程 的机理及其影响因素，其目的在于根据对断 裂过程的认识制定合理的措施，实现有效的 断裂控制。  材料在塑性变形过程中，会产生微孔损伤。  产生的微孔会发展，即损伤形成累积，导致 材料中微裂纹的形成与加大，即连续性的不 断丧失。  损伤达到临界状态时，裂纹失稳扩展，实现 最终的断裂。  按断裂前有无宏观塑性变形，工程上将断裂  按断裂前有无宏观塑性变形，工程上将断裂 分为韧性断裂和脆性断裂两大类。 分为韧性断裂和脆性断裂两大类。  断裂前表现有宏观塑性变形者称为韧性断裂。  断裂前表现有宏观塑性变形者称为韧性断裂。  断裂前发生的宏观塑性变形，必然导致结构  断裂前发生的宏观塑性变形，必然导致结构 或零件的形状、尺寸及相对位置改变，工作 或零件的形状、尺寸及相对位置改变，工作 出现异常，即表现有断裂的预兆，可能被及 出现异常，即表现有断裂的预兆，可能被及 时发现，一般不会造成严重的后果。 时发现，一般不会造成严重的后果。 脆性断裂 脆性断裂  断裂前，没有宏观塑性变形的断裂方式。  脆性断裂特别受到人们关注的原因： 脆性断裂往往是突然的，因此很容易造成 严重后果。 脆性断裂 脆性断裂  断裂前不发生宏观塑性变形的脆性断裂，  断裂前不发生宏观塑性变形的脆性断裂， 意味着断裂应力低于材料屈服强度。 意味着断裂应力低于材料屈服强度。  对脆性断裂的广义理解，包括低应力脆断、  对脆性断裂的广义理解，包括低应力脆断、 环境脆断和疲劳断裂等。 环境脆断和疲劳断裂等。 脆性断裂 脆性断裂  一般所谓脆性断裂仅指低应力脆断，即在  一般所谓脆性断裂仅指低应力脆断，即在 弹性应力范围内一次加载引起的脆断。 弹性应力范围内一次加载引起的脆断。  主要包括：与材料冶金质量有关的低温脆  主要包括：与材料冶金质量有关的低温脆 性、回火脆性和蓝脆等；与结构特点有关 性、回火脆性和蓝脆等；与结构特点有关 的如缺口敏感性；与加载速率有关的动载 的如缺口敏感性；与加载速率有关的动载 脆性等。 脆性等。 材料的断裂 材料的断裂  比较合理的分类方法是按照断裂机理对断  比较合理的分类方法是按照断裂机理对断 裂进行分类。 裂进行分类。  微孔聚集型断裂、解理断裂、准解理断裂  微孔聚集型断裂、解理断裂、准解理断裂 和沿晶断裂。 和沿晶断裂。  有助于  有助于 揭示断裂过程的本质 揭示断裂过程的本质 理解断裂过程的影响因素 理解断裂过程的影响因素 寻找提高断裂抗力的方法。 寻找提高断裂抗力的方法。